化工工业分析技术课件单元一液相色谱分离原理

（优选）化工工业分析技术课件单元一液相色谱分离原理当前1页，总共26页。单元名称5-2-1-1液相色谱分离原理授课班级授课时间4教学重点、难点解决方案重点：液相色谱法的分离原理难点：高效液相色谱的不同类型；解决方案液相色谱：教师引导，针对分析对象，描述样品各组分的分离过程。教学目标知识目标：了解果汁中防腐剂及糖精钠含量的测定方法；了解液相色谱法的分离原理；

技能目标：高效液相色谱的不同类型；液相色谱法的流动相配制。课后体会当前2页，总共26页。《工业分析技术》PPT

防腐剂：抑制物质腐败的药剂。即对以腐败物质为代谢底物的微生物的生长具有持续的抑制作用。重要的是它能在不同情况下抑制最易发生的腐败作用，特别是在一般灭菌作用不充分时仍具有持续性的效果。对纤维和木材的防腐用矿油、煤焦油、丹宁，对生物标本用甲醛、升汞、甲苯、对羟基苯甲酸丁酯、硝基糠腙衍生物或香脂类树脂。在食品中使用防腐剂受到限制，因此多靠干燥、腌制等一些物理的方法。当前3页，总共26页。据英国媒体于2007年5月28日发表的报道称，软饮料(经过包装的乙醇含量小于0.5％的饮料制品。包括碳酸饮料、果汁饮料、蔬菜汁饮料、乳饮料、植物蛋白饮料、固体饮料、天然矿泉水饮料以及其他饮料)可能严重危害人体细胞。英国大学一项最新研究表明，在诸如芬达和百事等饮料中发现的常见防腐剂苯甲酸钠可以破坏人体细胞DNA的重要部分。这一问题通常与衰老和酗酒密切相关，最终导致肝硬化和如帕金森氏症等退化性疾病。

当前4页，总共26页。山梨酸（钾）能有效地抑制霉菌，酵母菌和好氧性细菌的活性，还能防止肉毒杆菌、葡萄球菌、沙门氏菌等有害微生物的生长和繁殖，但对厌氧性芽孢菌与嗜酸乳杆菌等有益微生物几乎无效，其抑止发育的作用比杀菌作用更强，从而达到有效地延长食品的保存时间，并保持原有食品的风味。其防腐效果是同类产品苯甲酸钠的5-10倍。但是如果食品中添加的山梨酸超标严重，消费者长期服用，在一定程度上会抑制骨骼生长，危害肾、肝脏的健康。当前5页，总共26页。制造糖精的原料主要有甲苯、氯磺酸、邻甲苯胺等，均为石油化工产品。甲苯易挥发和燃烧，甚至引起爆炸，大量摄入人体后会引起急性中毒，对人体健康危害较大；氯磺酸极易吸水分解产生氯化氢气体，对人体有害，并易爆炸；糖精生产过程中产生的中间体物质对人体健康也有危害。糖精在生产过程中还会严重污染环境。此外，目前从部分中小糖精厂私自流入广大中小城镇、农村市场的糖精，还因为工艺粗糙、工序不完全等原因而含有重金属、氨化合物、砷等杂物。它们在人体中长期存留、积累，不同程度地影响着人体的健康。当前6页，总共26页。色谱分析法简介

一、液固色谱固定相：固体吸附剂，如硅胶、氧化铝、硅酸镁、分子筛、聚酰胺、活性炭等。，较常使用的是5～10μm的硅胶与氧化铝吸附剂。

当前7页，总共26页。流动相：各种不同极性的一元或多元溶剂。1、流动相类别按流动相组成分：单组分和多组分；

按极性分：极性、弱极性、非极性；常用溶剂：己烷、四氯化碳、甲苯、乙酸乙酯、乙醇、乙腈、水。常用溶剂的极性顺序：水(最大)>甲酰胺>乙腈>甲醇>乙醇>丙醇>丙酮>二氧六环>四氢呋喃>甲乙酮>正丁醇>乙酸乙酯>乙醚>异丙醚>二氯甲烷>氯仿>溴乙烷>苯>四氯化碳>二硫化碳>环己烷>己烷>煤油(最小)当前8页，总共26页。2、流动相要满足的要求：(1)能溶解样品，但不能反应（2）与固定相不互溶，无可逆反应（3）粘度小，保证高的渗透性和柱效（4)要与检测器匹配（5）易得且毒性小当前9页，总共26页。基本原理：组分在固定相吸附剂上的吸附与解吸；适用于分离相对分子质量中等的油溶性试样，对具有官能团的化合物和异构体有较高选择性。

当前10页，总共26页。流动相中的溶质分子（X）与溶剂分子（S）在固定相吸附剂上的竞争吸附：Xm+nSa=Xa+nSm下标m、a分别表示流动相和固定相，n是被吸附的溶剂分子数。达到吸附平衡时，吸附平衡常数（K）可表示为：K值大，表明该溶质分子在固定相上被吸附得多，吸附作用强，该组分的保留时间长，分配系数也大。吸附平衡常数K可以由吸附等温线数据求出。当前11页，总共26页。二、液液色谱以吸附载带在惰性固相载体上的极性或非极性固定液为固定相，依靠溶解－解吸平衡实现分离。特点：固定液可选择余地大，重现性、分离效果好。当前12页，总共26页。1、固定相（1）全多孔型担体

氧化硅、氧化铝、硅藻土等制成的多孔球体；早期采用100μm的大颗粒，表面涂渍固定液，性能不佳已不多见。现采用10μm以下的小颗粒，化学键合制备柱填料。（2）表面多孔型担体

（薄壳型微珠担体）30～40μm的玻璃微球，表面附着一层厚度为1～2μm的多孔硅胶。表面积小，柱容量低。当前13页，总共26页。2、流动相亲水性固定液，采用疏水性流动相，即流动相的极性小于固定液的极性(正相normalphase)，反之流动相的极性大于固定液的极性(反相reversephase)。流动相与固定相的极性要相差大。当前14页，总共26页。三、离子交换色谱

固定相：阴离子交换树脂或阳离子交换树脂。

流动相：阴离子交换树脂作固定相，采用酸性水溶液；阳离子交换树脂作固定相，采用碱性水溶。

当前15页，总共26页。基本原理平衡时，平衡常数为对于磺酸型阳离子交换树脂，一价阳离子的KB/A值顺序：

Cs+>Rb+>K+>NH4+>Na+>H+>Li+二价阳离子的KB/A值顺序：

Ba2+>Pb2+>Sr2+>Ca2+>Cd2+>Cu2+对于季胺型阴离子交换树脂，一价阴离子的KB/A值顺序：

ClO4->I->HSO4->SCN->NO3->Br->NO2->CN->Cl->BrO3->OH->HCO3->H2PO4->IO3->CH3COO->F-当前16页，总共26页。四、排阻色谱

固定相：凝胶(具有一定大小孔隙分布)。

原理：按分子大小分离。小分子可以扩散到凝胶空隙中通过，出峰最慢；中等分子只能通过部分凝胶空隙，中速通过；而大分子被排斥在外，出峰最快；溶剂分子小，故在最后出峰。

全部在死体积前出峰。相对分子质量在100～105范围内的化合物按质量分离。

当前17页，总共26页。基本原理：色谱柱的总体积为

Vtol=Vm+Vp+Vg

Vm为死体积，即对应于完全排斥分子流出体积；Vp为孔体积；Vg为凝胶体积（去除孔体积）。组分的保留体积为

VR=Vm+KVp

当前18页，总共26页。分配系数：

分子完全排斥时，K=0；可自由进入孔道时，K=1；部分进入时，K=0～１；保留体积位于：

Vm～Vm+Vp当前19页，总共26页。各种液相色谱法的比较

吸附色谱分配色谱离子色谱体积排阻色谱固定相

全多孔固体吸附剂

固定液载带在固相基体上

高效微粒离子交换剂

具有不同孔径的多孔性凝胶

流动相

不同极性有机溶剂

不同极性有机溶剂和水

不同pH值的缓冲溶液

有机溶剂或一定pH值的缓冲溶液

分离原理

吸附与解吸

溶解与挥发

可逆性的离子交换

多孔凝胶的渗透或过滤

当前20页，总共26页。正确地选择色谱类型尽可能多的了解样品性质化学结构极性和稳定程度水中和有机溶剂中溶解度相对分子质量的大小熟悉各种色谱类型主要特点应用范围色谱类型选择当前21页，总共26页。色谱类型选择当前22页，总共26页。分离方法试样特性柱的选择流动相试样M<2000M>2000溶于有机溶剂溶于水ΔM>10%ΔM<10%GPC100Å,500ÅGPC柱低粘度有机溶剂(THF,甲苯…)正相分配吸附反相分配甘油三酯乙腈,THFCN,NH2正己烷,氯仿,乙腈C18,C8,苯基,CN甲醇,乙腈为主,加水调节硅胶正己烷为主,加氯仿,醚等调节当前23页，总共26页。分离方法试样特性柱的选择流动相试样M<2000M>2000溶于有机溶剂溶于水电解质ΔM>10%反相分配(离子对)PIC试剂的缓冲液为主加乙腈,甲醇C18,C8,苯基,CN离子交换pH3-7.5缓冲液,调节离子强度和pH阳离子交换树脂阴离子交换树脂NH2非电解质C18,C8,苯基,CN正相分配硅胶正己烷,氯仿,乙腈CN,NH2反相分配吸附甲醇，乙腈为主，加水调节正己烷，二氯甲烷水系GPC60Å硅胶,蛋白柱水或缓冲液糖其它反相分配糖柱(CH)水,乙腈水右旋填料糖类填料离子交换水，加热当前24页，总共26页。分离方法试样特性柱的选择流动相试样M<2000M>2000溶于有机溶剂溶于水溶于有机溶剂溶于水低粘度有机溶剂(THF,甲苯)GPCGPC柱水或缓冲液水系GPCGPC柱当前25页，总共26页。HPLC的特点（